家族性高膽固醇血癥相關(guān)基因研究進展

艾蘭木 劉輝 陳麗娜

家族性高膽固醇血癥（familial hypercholesterolemia，F(xiàn)H）是一種常染色體（共）顯性遺傳病，其臨床特征主要表現(xiàn)為低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）水平升高、皮膚和（或）腱黃色瘤。研究表明，F(xiàn)H易合并早發(fā)冠狀動脈疾病[1]。目前，我國FH診斷率及治療率均不高，且缺乏關(guān)于中國人群FH的流行病學(xué)相關(guān)研究。江蘇省營養(yǎng)研究數(shù)據(jù)顯示，人群中FH患病率為0.28%（標化后為0.18%）[2]。孫荻等[3]研究發(fā)現(xiàn)，初發(fā)心肌梗死患者中FH檢出率為3.68%，早發(fā)心肌梗死患者中FH檢出率為7.28%。隨著基因測序技術(shù)的發(fā)展，有研究認為低密度脂蛋白受體（low density lipoprotein receptor，LDLR）、載脂蛋白-B（apolipoprotein-B，ApoB）、前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9，PCSK9）、LDLR銜接蛋白1（low density lipoprotein receptor adaptor protein 1，LDLRAP1）等基因可能與FH發(fā)病有關(guān)[4]。本文就FH相關(guān)基因研究進展作一綜述。

1 LDLR基因

LDLR基因是FH的最主要致病基因。LDLR基因位于人19號染色體短臂，由839個氨基酸組成，包含18個外顯子和17個內(nèi)含子，在膽固醇代謝調(diào)節(jié)中起重要作用[5]。近年來，關(guān)于LDLR基因突變的報道越來越多。相關(guān)研究證實，我國FH患者LDLR基因突變類型有143種（包括134種位點突變和9種基因重組）[6]，這些變異類型包括無義、錯義、同義、啟動子和剪切區(qū)域、短序列插入和缺失、大片段DNA重組等[7]。

Wang等[8]對156例高脂血癥患者行門診篩查，確診FH 5例，患病率約3.2%；進一步作重測序芯片分析與Sanger測序驗證，結(jié)果顯示FH的基因突變包含純合子FH（HoFH）1例、雜合子FH（HeFH）1例和復(fù)合雜合子3例；共鑒定出LDLR基因中的8個突變，其中c.357delG是一個新突變；生物信息學(xué)分析證實，c.357delG是一種致病性突變，該突變使LDLR的結(jié)合和內(nèi)在活性分別降低了35%和49%，嚴重損害LDLR的功能，進而導(dǎo)致高膽固醇血癥。Shu等[9]隨訪一個4代罹患FH的家庭發(fā)現(xiàn)，在LDLR基因的第13外顯子上有一個新的插入和缺失突變（c.1885_1889delinsGATCATCAACC），該突變與家族中的高膽固醇血癥表型分開；進一步分析這一插入和缺失突變的功能，突變體LDLR被保留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，無法通過高爾基體糖基化，無法移動至細胞膜上，使細胞膜LDLR減少，血液中LDL-C升高[10]。Praseetha等[11]在細胞結(jié)構(gòu)層面探討導(dǎo)致FH的3個LDLR基因突變的致病機制，發(fā)現(xiàn)這3個基因突變結(jié)構(gòu)與極低密度脂蛋白受體（very low density lipoprotein receptor，VLDLR）中的致病基因突變結(jié)構(gòu)相同。與VLDLR突變體相似，LDLR突變體D482H、C667F定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，但經(jīng)N-糖基化譜證實D445E并不影響受體向質(zhì)膜轉(zhuǎn)運。另外，該突變體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)質(zhì)量控制成分有關(guān)，且其穩(wěn)定性被蛋白酶體抑制劑增強。

FH治療策略包括治療性生活方式改善、藥物治療、脂蛋白血漿置換、肝臟移植等。藥物治療一般在FH診斷后便應(yīng)立即啟動。FH患者對降脂藥物的反應(yīng)差異很大。Paulo等[12]研究LDLR突變類型與降脂藥物治療反應(yīng)之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，LDLR無效突變的患者具有以下特征：（1）基線LDL-C水平更高；（2）降脂藥物治療后的LDL-C水平更高；（3）LDL-C達標率更低；（4）心血管疾病發(fā)生率更高。因此，具有無效突變的FH患者即使早診斷并立即開始降脂治療，其心血管事件發(fā)生率依然很高。

2 ApoB基因

載脂蛋白是血漿脂蛋白中的蛋白質(zhì)部分，是能夠結(jié)合運輸血脂到機體組織進行代謝和利用的蛋白質(zhì)。載脂蛋白分為A、B、C、D、E五類，ApoB是一類在相對分子質(zhì)量、免疫性和代謝上均具有多態(tài)性的蛋白質(zhì)，如ApoB基因缺陷可導(dǎo)致低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）與受體結(jié)合和轉(zhuǎn)運異常，機體LDL清除能力下降，最終導(dǎo)致高膽固醇血癥或冠心病發(fā)生[13]。ApoB基因的許多限制性片段長度具有多態(tài)性，其遺傳特性及多態(tài)性多數(shù)通過限制性片段長度多態(tài)性方式進行表達，多數(shù)基因的多態(tài)性與其非編碼區(qū)的序列變化相關(guān)[14]。

目前常規(guī)的FH基因診斷僅包括2個小的ApoB片段。中國最常見的ApoB基因突變是ApoB-100基因突變?yōu)镽3500W，該突變導(dǎo)致編碼的精氨酸突變?yōu)樯彼?，可明顯降低LDL與受體結(jié)合能力。Alves等[15]對65例LDLR、PCSK9或ApoB外顯子26和29沒有突變的高膽固醇血癥患者的ApoB基因進行完整測序，總共鑒定出10個推定突變。p.Arg1164Thr（第22外顯子）和p.Gln4494del（第29外顯子）在淋巴細胞和HepG2細胞中的內(nèi)在化降低了40%，與ApoB3527非常相似。該研究強調(diào)需按常規(guī)方案研究整個ApoB，以提高心血管風(fēng)險評估與識別的能力。近年來，Alves等[16]在非常規(guī)方案研究的ApoB片段中找到了5種新的功能性突變。該研究在4例FH患者中發(fā)現(xiàn)了ApoB-100基因外顯子19和26中的p.（Pro994Leu）、p.（Thr3826Met）變異體，并對這些變異體進行體外分析，結(jié)果顯示外顯子26突變p.（Thr3826Met）導(dǎo)致LDL的結(jié)合能力和內(nèi)化率降低，而外顯子19的改變體現(xiàn)中性作用。張佳虹等[17]對一個FH家系進行全基因組外顯子測序，發(fā)現(xiàn)該家系A(chǔ)poB基因的SNP位點rs676210、rs679899、c.10094A＞T和c.9937C＞G均可能與血脂升高有關(guān)，但這些位點均不與疾病表型共分離。

近年來針對ApoB基因突變研發(fā)的降脂新藥Mipomersen是一種反義寡核苷酸，可阻斷ApoB的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）、LDL水平降低[18]。目前，Mipomersen被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準僅用于純合子FH，其常見不良反應(yīng)有注射部位反應(yīng)、流感樣癥狀和肝臟毒性等。Reeskamp等[19]通過一項隨機、安慰劑對照研究來探討Mipomersen在雜合子FH患者中的療效和安全性，結(jié)果顯示Mipomersen可有效降低雜合子FH患者（ApoB基因突變）脂蛋白水平，但200 mg/次、1次/周的給藥方案導(dǎo)致21.2%的患者因出現(xiàn)注射部位反應(yīng)、流感樣癥狀等最終停藥。

3 PCSK9基因

PCSK9基因是第3個被發(fā)現(xiàn)與FH有關(guān)的基因。PCSK9編碼的蛋白質(zhì)直接與細胞表面的LDLR相互作用，兩者一起通過網(wǎng)格蛋白小窩內(nèi)化進入細胞，在溶酶體中進行降解，從而降低肝細胞表面LDLR水平，減少肝臟對LDL-C的清除來調(diào)節(jié)血脂代謝[20]。

目前報道的PCSK9突變類型有350個，分為失功能性突變和功能獲得性突變。當(dāng)前研究認為，只有功能獲得性突變才能導(dǎo)致FH。在進行基因?qū)W診斷的FH患者中，PCSK9功能獲得性突變很少見（＜1%）。Huijgen等[21]通過遺傳級聯(lián)篩選和體外功能分析評估幾種新的PCSK9變異體在FH患者隊列中的功能影響，在1 055例FH患者中有20例鑒定出7種新的PCSK9變異體，其中在5例患者中發(fā)現(xiàn)了G516V變異體（c.1547G＞T），并且通過級聯(lián)篩選確定了15例其他攜帶者。與27例非攜帶者相比，15例攜帶者的LDL-C水平更高，這證明了G516V變異體的致病性。張營等[22]分析了中國漢族人群PCSK9基因5’非翻譯區(qū)基因多態(tài)性，結(jié)果顯示中國漢族人群中PCSIO基因5’非翻譯區(qū)存在rs45448095，熒光報告基因?qū)嶒烇@示在多個細胞系中（293T/L02）rs45448095-T較rs45448095-C表達顯著下調(diào)；對照組人群中攜帶rs45448095-T基因多態(tài)性者LDL水平更低，且rs45448095不影響冠心病的發(fā)病風(fēng)險。

4 LDLRAP1基因

＜1%的LDLRAP1基因變異會導(dǎo)致FH常染色體隱性遺傳[23]。LDLRAP1基因編碼的蛋白通常與LDLR蛋白結(jié)合，參與LDL的內(nèi)化、LDLR的循環(huán)利用或降解過程。目前LDLRAP1基因變異相關(guān)報道較少。Fahad等[24]報道1例女性FH患者的LDLR基因[c.1255T＞G，p.（Y419D）]和LDLRAP1基因[c.604_605delTCinsA，p.（S202Tfs*2）]存在雙重變異。該先證者LDLR變異體是純合的，LDLRAP1變異體是雜合的，其3個孩子屬于LDLR/LDLRAP1基因變異的雙重雜合子。先證者的FH病情程度更嚴重，而3個孩子沒有任何臨床表現(xiàn)。LDLRAP1基因的移碼變異體導(dǎo)致截短的肽段可能會影響LDLR/LDL復(fù)合物的細胞內(nèi)在化。

5 小結(jié)

FH是嚴重的遺傳代謝性疾病，患者及其近親屬具有極高的心血管事件風(fēng)險且有早發(fā)的特點。近年來隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)H的致病基因如LDLR、ApoB、PCSK9、LDLRAP1等相繼被發(fā)現(xiàn)。FH基因研究為降脂“新藥”研究帶來了曙光。PCSK9抑制藥通過抑制PCSK9與LDLR結(jié)合，阻斷LDLR的降解，從而發(fā)揮降低LDL-C水平的作用，目前已在臨床實驗中展現(xiàn)出較好的降脂效果和性價比。隨著FH基因研究的不斷深入，這些研究結(jié)果將有益于FH的規(guī)范診治，減少心血管事件的發(fā)生。